探索Microchip EQCO62T20.3/EQCO31T20.3：高速同軸驅(qū)動的革新力量

在當(dāng)今高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r代，對高效、穩(wěn)定且高速的通信解決方案的需求日益增長。Microchip的EQCO62T20.3/EQCO31T20.3同軸驅(qū)動器就像是一顆璀璨的新星，為視頻監(jiān)控、工業(yè)自動化、機(jī)器視覺等領(lǐng)域的高速數(shù)據(jù)傳輸帶來了新的可能。今天，我們就來深入了解一下這兩款強(qiáng)大的芯片。

文件下載：EQCO31T20.3.pdf

芯片概述

功能亮點

EQCO62T20.3和EQCO31T20.3分別支持6.25 Gbps和3.125 Gbps的非對稱同軸數(shù)據(jù)傳輸。它們完全符合CoaXPress v1.1相機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，具備眾多令人矚目的特性：

• 長距離傳輸：使用高質(zhì)量同軸電纜時，在6.25 Gbps下能支持長達(dá)68米的傳輸距離，在1.25 Gbps下更是能達(dá)到212米。這意味著在實際應(yīng)用中，我們可以更靈活地布置設(shè)備，減少信號衰減對傳輸距離的限制。
• 單芯片雙向通信：無論是相機(jī)端還是幀采集器端，都可以使用單芯片解決方案，通過一根75Ω同軸電纜實現(xiàn)雙向全雙工通信。這不僅簡化了系統(tǒng)設(shè)計，還降低了成本和布線復(fù)雜度。
• 高速下行與低速上行：下行鏈路速度從1.25 Gbps到6.25 Gbps可選，差分接口配合內(nèi)部終端電阻，使信號傳輸更加穩(wěn)定。上行鏈路支持21 Mbps，可實現(xiàn)由幀采集器驅(qū)動的納秒級精確觸發(fā)事件，為系統(tǒng)的精確控制提供了保障。
• 同軸供電：支持通過同軸電纜提供高達(dá)900 mA的電源，讓相機(jī)可以通過同一根電纜同時接收數(shù)據(jù)信號和電力，進(jìn)一步減少了布線數(shù)量。
• 低功耗與小封裝：功耗低于70 mW（1.2V電源），采用16引腳、0.65 mm引腳間距、4 mm QFN封裝，不僅節(jié)能，還能節(jié)省PCB空間，適合對尺寸和功耗有嚴(yán)格要求的應(yīng)用場景。
• 寬溫度范圍與環(huán)保設(shè)計：工作溫度范圍為 -40°C至 +85°C，適用于各種工業(yè)環(huán)境。同時，芯片符合無鉛和RoHS標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)保又可靠。

典型應(yīng)用場景

這些特性使得EQCO62T20.3/EQCO31T20.3在眾多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用：

• 高清視頻傳輸：為高清相機(jī)提供高速、穩(wěn)定的視頻數(shù)據(jù)傳輸，確保圖像質(zhì)量不受傳輸距離和干擾的影響。
• 機(jī)器視覺：在半導(dǎo)體芯片和顯示面板檢測系統(tǒng)中，實現(xiàn)精確的圖像采集和處理，提高檢測效率和準(zhǔn)確性。
• 軍事、航天與醫(yī)療：這些領(lǐng)域?qū)υO(shè)備的可靠性和性能要求極高，EQCO62T20.3/EQCO31T20.3的高性能和寬溫度范圍使其成為理想的選擇。
• 廣播與監(jiān)控：在廣播和監(jiān)控攝像頭系統(tǒng)中，保證視頻信號的實時、準(zhǔn)確傳輸，為觀眾提供清晰的畫面和及時的監(jiān)控信息。
• 交通與工業(yè)檢測：在交通車牌識別和工業(yè)產(chǎn)品檢測系統(tǒng)中，實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸和精確的觸發(fā)控制，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和檢測精度。

芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理

芯片組成與信號流向

EQCO62T/R20芯片組由兩個芯片組成：EQCO62T20是高速線路驅(qū)動器，集成了低速接收器；EQCO62R20是高速接收器，集成了低速發(fā)射器。在典型的應(yīng)用中，下行鏈路信號從EQCO62T20發(fā)送，通過75Ω同軸電纜傳輸?shù)紼QCO62R20。這個信號在EQCO62T20端以600 mV的發(fā)射幅度發(fā)出，經(jīng)過同軸電纜的衰減后，由EQCO62R20內(nèi)部的均衡器恢復(fù)。低速上行鏈路信號則以相反的方向傳輸，幅度為130 mV，以減少與下行鏈路通道的串?dāng)_。

重要引腳功能

• SDIp/SDIn：這是一對差分輸入引腳，接收的串行數(shù)據(jù)將通過SDOp/SDOn發(fā)送。輸入預(yù)驅(qū)動器會自動校正這些輸入信號的電平變化和不同的邊沿轉(zhuǎn)換速率，以確保信號的穩(wěn)定傳輸。輸入引腳之間有一個100Ω的終端電阻，推薦使用交流耦合方式。當(dāng)檢測到SDIp/SDIn信號對上沒有信號時，發(fā)送喚醒檢測電路會將輸入預(yù)驅(qū)動器和輸出驅(qū)動器置于低功耗模式。
• SDOp/SDOn：這是一對差分輸出引腳，將SDIp/SDIn接收到的信號傳輸?shù)诫娎|上。兩個輸出引腳內(nèi)部都有75Ω的終端電阻。SDOp引腳上的信號是傳入信號和傳出信號的總和，通過減法運(yùn)算可以提取出遠(yuǎn)端信號，并由EQCO62T20內(nèi)部的上行鏈路接收器恢復(fù)。SDOn信號與SDOp上的傳輸信號相位相反，必須通過與所使用同軸電纜阻抗精確匹配的電阻和交流耦合電容直接連接到連接器的GND。
• LFO：這是EQCO62T20內(nèi)部上行鏈路接收器的輸出引腳。該引腳的最大允許電容為20 pF，上升和下降時間為5 ns。當(dāng)LFVCC為3.3V時，最大輸出電流為1 mA。
• LFVCC：這是EQCO62T20內(nèi)部上行鏈路接收器輸出驅(qū)動器的獨(dú)立電源引腳，電源電壓范圍為1.2V至3.3V。LFO的輸出擺幅等于該電源電壓。在EQCO62T20的LFVVC引腳附近必須放置一個濾波電容，以確保電源的穩(wěn)定性。

芯片內(nèi)部電路模塊

• 預(yù)驅(qū)動器：該模塊的作用是消除輸入信號SDI在幅度和上升時間方面的依賴性，確保后續(xù)電路能夠處理穩(wěn)定的信號。
• 有源信號分離器/組合器：它控制輸出到同軸電纜的信號的幅度和上升時間，并通過一個75Ω的輸出終端電阻進(jìn)行傳輸。這個輸出電阻與同軸電纜的特性阻抗匹配，形成一個混合分離器電路，通過減法運(yùn)算從SDO輸出信號中提取出遠(yuǎn)端發(fā)送信號。
• 發(fā)送檢測：該模塊檢測SDI輸入信號是否存在。檢測電路通過監(jiān)測SDI的信號幅度來判斷是否有信號輸入。如果沒有檢測到信號，預(yù)驅(qū)動器和輸出驅(qū)動器將被禁用，而LF接收器將繼續(xù)獨(dú)立工作。當(dāng)輸出驅(qū)動器開啟或關(guān)閉時，可能會導(dǎo)致上行鏈路通道出現(xiàn)比特錯誤。
• LF接收器：它用于消除來自近端傳輸信號的串?dāng)_。通過檢測上行鏈路信號的邊沿，恢復(fù)上行鏈路信號。當(dāng)高速輸出驅(qū)動器開啟或關(guān)閉時，也可能會導(dǎo)致上行鏈路通道出現(xiàn)比特錯誤，但后續(xù)的比特仍然可以正確接收。
• LF輸出驅(qū)動器：該模塊將LF接收器檢測到的信號轉(zhuǎn)換為具有受控上升和下降時間的LVTTL信號。通過將LFVCC連接到適當(dāng)?shù)碾娫措妷海ㄗ畲?.3V），可以設(shè)置該LVTTL信號的輸出幅度。

典型應(yīng)用與性能指標(biāo)

典型應(yīng)用電路

文檔中給出了EQCO62T20.3的典型應(yīng)用電路，推薦了一些關(guān)鍵組件，如鐵氧體磁珠Fb1和Fb2（Taiyo Yuden的FBMH1608HM102）、電感L1（Coilcraft的1812PS_103）、75Ω直角BNC連接器（Tyco的5413558 - 1）等。這些組件的選擇對于實現(xiàn)CoaXPress標(biāo)準(zhǔn)的性能至關(guān)重要。

不同電纜的典型鏈路性能

文檔提供了使用不同品牌和型號的75Ω同軸電纜時，在不同比特率下的典型鏈路性能數(shù)據(jù)。例如，使用Belden 7731A電纜時，在1.25 Gbps的比特率下，鏈路長度可達(dá)194米；而在6.25 Gbps的比特率下，鏈路長度為58米。這些數(shù)據(jù)可以幫助工程師根據(jù)實際應(yīng)用需求選擇合適的電纜。

電氣特性

• 電源相關(guān)：電源電壓VCC的范圍為1.15V至1.25V，典型值為1.2V。在發(fā)送和接收狀態(tài)下，電源電流IS為60 mA；僅接收時，電源電流Isr為30 mA。
• 輸入輸出特性：SDIp/SDIn的輸入幅度?Vi典型值為2x300 mV，開啟發(fā)送功能的輸入幅度Vturnon典型值為2x150 mV，關(guān)閉發(fā)送功能的輸入幅度Vturnoff典型值為2x150 mV。SDOp連接的同軸電纜特性阻抗Zcoax為75Ω，SDOp與VCC/GND之間的輸入阻抗RSDo p為75Ω。
• 抖動指標(biāo)：在下行鏈路信號為1.25至6.25 Gbps（EQCO62T20）或1.25至3.125 Gbps（EQCO31T20），數(shù)據(jù)模式為PRBS7時，SDOp/SDOn的附加峰 - 峰抖動最大為30 ps。在0 - 130米的Belden 1694A同軸電纜上，低速信號為21 Mbps，下行鏈路信號為1.25 - 6.25 Gbps時，LFO的峰 - 峰抖動最大為15 ns。

設(shè)計注意事項

PCB布局

在使用EQCO62T/R20芯片組時，PCB布局對于實現(xiàn)最佳性能至關(guān)重要。推薦的布局設(shè)計旨在減少高速下行鏈路通道的射頻性能干擾，滿足抖動和回波損耗等要求。例如，差分輸入應(yīng)采用100Ω的差分傳輸線，輸入引腳下方的接地和電源平面應(yīng)進(jìn)行切割，以減少寄生電容。直角BNC連接器、交流耦合電容、鐵氧體磁珠和電感下方需要進(jìn)行大面積切割，以減少寄生效應(yīng)。

電源接收單元

在電源輸出連接端，相機(jī)的電壓供應(yīng)（包括EQCO62T20.3的電源）應(yīng)具有低紋波。高頻紋波可以通過C7/L1/FB1/FB2濾波電路進(jìn)行抑制，但中頻紋波需要由電源本身來避免。在選擇DC - DC轉(zhuǎn)換器時，建議使用開關(guān)頻率較高（如2 MHz）的轉(zhuǎn)換器，以減少電壓尖峰對上行鏈路通道的串?dāng)_。如果上行鏈路通道上仍然存在過多的串?dāng)_，可以在電源輸出節(jié)點串聯(lián)額外的濾波網(wǎng)絡(luò)。

電源過同軸傳輸

EQCO62T20.3支持Power over CoaXPress系統(tǒng)（PoCXP），主機(jī)（如幀抓取器）可以通過CXP標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的10 μH電感來開關(guān)電源。該芯片還支持通過寬帶偏置 - T進(jìn)行供電。同時，EQCO62T20.3具有一定的保護(hù)功能，如防止幀抓取器熱插拔和快速開啟/關(guān)閉電源等情況對芯片造成損壞。但需要注意的是，不支持直接施加24V電壓，否則會對芯片造成永久性損壞。

總結(jié)

Microchip的EQCO62T20.3/EQCO31T20.3芯片組為實現(xiàn)基于單根同軸電纜的雙向、全雙工通信提供了一種高效的解決方案。它具有高速數(shù)據(jù)傳輸、低功耗、支持電源傳輸?shù)葍?yōu)點，適用于多種應(yīng)用場景，如高清相機(jī)鏈路、機(jī)器視覺、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域。在設(shè)計過程中，工程師需要充分考慮芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳功能、典型應(yīng)用電路以及PCB布局、電源管理等方面的注意事項，以確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。大家在實際應(yīng)用中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。